宽电位区间内铂电极上碘离子的电氧化行为

                                                       碘离子在铂电极上不同扫描速率下的循环伏安图

　　电化学方法脱除烟气中二氧化硫, 由于其多方面的良好性能受到人们的广泛关注. 碘能很好地吸收烟气中的二氧化硫, 且I₂/I^-具有较低的氧化电位,因此碘作为氧化还原介质进行间接电化学烟气脱硫具有很好的研究价值. 20世纪80年代, Struck等将I₂/I^-应用于二氧化硫的氧化过程, 近年来李晓宣等人也研究了I₂/I^-作为氧化还原介质进行电化学烟气脱硫并制取浓硫酸。

        目前, 对碘离子的电化学氧化过程已经开展了较广泛的研究工作, 如在不同的电极材料(如铂电极、金电极、修饰膜电极和DSA钌钛阳极等)上, 在不同的介质体系(水溶液和有机溶剂)中. 基于电化学氧化过程中碘析出反应的重要性, 许多学者研究了析碘反应(即形成碘膜)电位区域的反应信息, 并没有在更宽的电位范围内研究完整的电化学反应行为.另外, 文献中就碘离子电氧化过程中碘膜生成的相关分析存在一定的分歧, 如文献认为碘在电极表面首先沉积为液相形态随后转变为固相晶体形态(碘膜),然后发生溶解反应等一系列化学行为, 而有文献认为碘膜形成过程中不存在物相的转变, 电极表面直接形成碘膜.再者, 目前对铂电极上碘离子电氧化过程的速率控制步骤并未作深刻的研究, 有的只是简要提出碘离子在碘膜存在下的电氧化过程由对流扩散控制.

        基于上述情况,浙江工业大学化学工程与材料学院高云芳等人采用循环伏安法研究了酸性介质中碘离子在铂电极上不同电位区间,不同酸度下的电化学反应行为. 结果表明,当极化电位较低(小于0.6V(vs Hg/Hg₂SO₄))时, 碘离子在铂电极上发生2I^--2e→I₂电氧化反应, 反应产物通过I₂+I^-→I₃^-被进一步溶解, 整个反应属于EC(electrochemical chemical)模式. 电氧化过程中可以形成碘膜, 其也可以被碘离子溶解.当极化电位升高至0.6 V(vs Hg/Hg₂SO₄)或以上时,碘离子会直接电氧化为高价态碘化合物,I^-+3H₂O→IO₃^-+6H⁺+6e, 而析出的碘膜并不发生再氧化反应;在电化学还原过程中, 出现了两个还原峰, 分别对应于I₂、I₃^-的还原反应; 在无碘膜时, 碘离子电氧化过程受溶液中碘离子的液相扩散步骤控制;碘膜形成后, 主要受碘膜中碘离子的固相扩散控制;酸度对于碘离子的电化学氧化过程有很大的影响, 其线性极化曲线的起峰电位及电流峰值电位均随酸浓度升高而负移.